Введение
Класс антиретровирусных препаратов. Ингибиторы обратной транскриптазы (ИТ) — это класс антиретровирусных препаратов, используемых для лечения ВИЧ-инфекции или СПИДа, а в некоторых случаях — гепатита B. ИТ подавляют активность обратной транскриптазы, вирусной ДНК-полимеразы, необходимой для репликации ВИЧ и других ретровирусов.
Reverse transcriptase inhibitors (RTIs) are a class of antiretroviral drugs used to treat HIV infection or AIDS, and in some cases hepatitis B. RTIs inhibit activity of reverse transcriptase, a viral DNA polymerase that is required for replication of HIV and other retroviruses.
Механизм действия
Когда ВИЧ заражает клетку, обратная транскриптаза копирует вирусный одноцепочечный РНК-геном в двухцепочечную вирусную ДНК. Затем вирусная ДНК интегрируется в хромосомную ДНК хозяина, что позволяет клеточным процессам хозяина, таким как транскрипция и трансляция, воспроизводить вирус. Ингибиторы обратной транскриптазы (ИОТ) блокируют ферментативную функцию обратной транскриптазы и препятствуют завершению синтеза двухцепочечной вирусной ДНК, тем самым предотвращая размножение ВИЧ. Аналогичный процесс происходит и с другими типами вирусов. Например, вирус гепатита B несет свой генетический материал в виде ДНК и использует РНК-зависимую ДНК-полимеразу для репликации. Некоторые из тех же соединений, которые используются в качестве ИОТ, также могут блокировать репликацию ВГВ; при использовании таким образом они называются ингибиторами полимеразы.
Ингибиторы обратной транскриптазы (НАРТИ или НРТИ)
Нуклеозидные аналоги ингибиторов обратной транскриптазы (НАРТИ или НРТИ) составляют первый класс разработанных антиретровирусных препаратов. Для включения в вирусную ДНК НРТИ должны быть активированы в клетке путем присоединения трех фосфатных групп к их дезоксирибозному фрагменту, образуя трифосфаты НРТИ. Этот этап фосфорилирования осуществляется клеточными ферментами – киназами. НРТИ могут вызывать нарушение функции митохондрий, что приводит к ряду нежелательных явлений, включая симптоматический лактоацидоз. Зидовудин, также известный как AZT, ZDV и азидотимидин, продается под торговым названием Retrovir. Зидовудин был первым антиретровирусным препаратом, одобренным FDA для лечения ВИЧ. Диданозин, также известный как ddI, с торговыми названиями Videx и Videx EC, был вторым антиретровирусным препаратом, одобренным FDA. Он является аналогом аденозина. Зальцитабин, также известный как ddC и дидеоксицитидин, продается под торговым названием Hivid. Производитель прекратил производство этого препарата. Ставудин, также известный как d4T, продается под торговыми названиями Zerit и Zerit XR. Ламивудин, также известный как 3TC, продается под торговыми названиями Zeffix и Epivir. Он одобрен для лечения как ВИЧ, так и гепатита B. Абакавир, также известный как ABC, продается под торговым названием Ziagen и является аналогом гуанозина. Эмтрицитабин, также известный как FTC, продается под торговым названием Emtriva (ранее Coviracil). Имея структуру, аналогичную ламивудину, он одобрен для лечения ВИЧ и проходит клинические испытания для лечения гепатита B. Энтекавир, также известный как ETV, является аналогом гуанозина, используемым для лечения гепатита B под торговым названием Baraclude. Он не одобрен для лечения ВИЧ. Truvada, содержащий эмтрицитабин и тенофовирдизопроксилафумарат, используется для лечения и профилактики ВИЧ. Он одобрен для профилактики ВИЧ в США и производится компанией Gilead. Азвудин, также известный как RO 0622, изучался в качестве возможного средства лечения СПИДа, гепатита С и SARS-CoV-2.
Abacavir, also called ABC, has the trade name Ziagen, is an analog of guanosine. Emtricitabine, also called FTC, has the trade name Emtriva (formerly Coviracil). Structurally similar to lamivudine, it is approved for the treatment of HIV and undergoing clinical trials for hepatitis B.
Entecavir, also called ETV, is a guanosine analog used for hepatitis B under the trade name Baraclude. It is not approved for HIV treatment. Truvada, made of emtricitabine and tenofovir disoproxil fumarate, is used to treat and prevent HIV. It is approved for HIV prevention in the US and manufactured by Gilead. Azvudine, also called RO 0622. It has been investigated as a possible treatment of AIDS, hepatitis C, and SARS CoV 2
Ингибиторы ненуклеозидных обратных транскриптаз (ННРТИ)
Ингибиторы ненуклеозидной обратной транскриптазы (ННРТИ) — это третий класс антиретровирусных препаратов, который был разработан. Во всех случаях патенты действуют и после 2007 года. Этот класс препаратов был впервые описан в Институте медицинских исследований Рега (Бельгия). Эфавиренз продается под торговыми названиями Sustiva и Stocrin. Невирапин имеет торговое название Viramune. Делавирдин, в настоящее время используемый редко, продается под торговым названием Rescriptor. Этравирин имеет торговое название Intelence и был одобрен FDA в 2008 году. Рильпивирин имеет торговое название Edurant и был одобрен FDA в мае 2011 года. Доравирин имеет торговое название Pifeltro, разработан компанией Merck & Co. Он был одобрен FDA в августе 2018 года. Он также используется в комбинированной таблетке в составе доравирина/ламивудина/тенофовира дизопроксила фумарата (Delstrigo). Эльсульфавирин, продаваемый как Elpida, был одобрен Министерством здравоохранения России в 2017 году и в настоящее время используется как монотерапия или в фиксированной дозе в комбинации с тенофовира дизопроксилом и эмтрицитабином (Elpida Combi).
Ингибитор транслокации нуклеозидной обратной транскриптазы (НРТТИ)
Это новый класс противовирусных препаратов, первым представителем которого является МК 8591, или Ислатравир. Ислатравир был разработан компанией Merck & Co. Он принимается внутрь, обладает длительным противовирусным действием и исследуется в качестве антиретровирусной терапии (АРТ) против ВИЧ-1.
Ингибиторы портмантео
Исследователи разработали молекулы, которые одновременно ингибируют обратную транскриптазу (РТ) и интегразу (ИН). Эти препараты относятся к типу "комбинированных ингибиторов".
Механизмы резистентности к ингибиторам обратной транскриптазы
Хотя НРТИ и ННРТИ одинаково эффективны в прекращении синтеза ДНК и репликации ВИЧ, ВИЧ может и в конечном итоге развивает механизмы, которые наделяют вирус устойчивостью к этим препаратам. Обратная транскриптаза ВИЧ-1 не обладает функцией коррекции ошибок. Это, в сочетании с селективным давлением, оказываемым препаратом, приводит к мутациям в обратной транскриптазе, которые делают вирус менее чувствительным к НРТИ и ННРТИ. Аспартатные остатки 110, 185 и 186 в полимеразном домене обратной транскриптазы играют важную роль в связывании и включении нуклеотидов. Боковые цепи остатков K65, R72 и Q151 взаимодействуют с поступающим нуклеотидом. Также важен L74, который взаимодействует с матричной цепью, чтобы позиционировать ее для спаривания оснований с нуклеотидом. Мутация этих ключевых аминокислот приводит к снижению включения аналогов.
Резистентность к NRTI
Существует два основных механизма резистентности к НРТИ. Первый – уменьшенное включение аналога нуклеотида в ДНК по сравнению с нормальным нуклеотидом. Это обусловлено мутациями в N-концевом полимеразном домене обратной транскриптазы, которые снижают аффинность фермента или его способность связываться с препаратом. Ярким примером этого механизма является мутация M184V, которая обуславливает резистентность к ламивудину (3TC) и эмтрицитабину (FTC). Другой хорошо изученный набор мутаций – комплекс Q151M, встречающийся при ВИЧ, резистентном к нескольким препаратам, который снижает эффективность обратной транскриптазы при включении НРТИ, но не влияет на включение естественных нуклеотидов. Комплекс включает мутацию Q151M в сочетании с A62V, V75I, F77L и F116Y. Вирус, содержащий только Q151M, проявляет умеренную устойчивость к зидовудину (AZT), диданозину (ddI), зальцитабину (ddC), ставудину (d4T) и незначительную устойчивость к абакавиру (ABC). Вирус с комплексом Q151M, в сочетании с другими четырьмя мутациями, становится высокорезистентным к вышеперечисленным препаратам и дополнительно резистентен к ламивудину (3TC) и эмтрицитабину (FTC). Второй механизм – вырезание или гидролитическое удаление включенного препарата или пирофосфоролиз. Это обратная реакция полимеразы, при которой пирофосфат/ППИ, высвобождаемый при включении нуклеотида, реагирует с включенным препаратом (монофосфатом), что приводит к высвобождению трифосфата препарата. Это «разблокирует» цепь ДНК, позволяя ей удлиняться и продолжать репликацию. Мутации, усиливающие вырезание, такие как M41L, D67N, K70R, L210W, T215Y/F и K219E/Q, отбираются тимидиновыми аналогами AZT и D4T и поэтому называются тимидиновыми аналоговыми мутациями (TAM). Другие мутации, включая вставки и делеции на фоне вышеуказанных мутаций, также обуславливают резистентность за счет усиленного вырезания. Мутации в ответ на ННРТИ снижают связывание препарата с этим участком. Лечение режимом, включающим эфавиренц (EFV) и невирапин (NVP), обычно приводит к мутациям L100I, Y181C/I, K103N, V106A/M, V108I, Y188C/H/L и G190A/S. Существует три основных механизма резистентности к ННРТИ. В первом случае мутации НРТИ нарушают специфические контакты между ингибитором и участком связывания ННРТИ. Примером этого являются K103N и K101E, которые расположены у входа в участок, блокируя вход/связывание препарата. Второй механизм – нарушение важных взаимодействий внутри участка. Например, Y181C и Y188L приводят к потере важных ароматических колец, участвующих в связывании ННРТИ. Третий тип мутаций приводит к изменениям в общей конформации или размере участка связывания ННРТИ. Примером является G190E, который создает стерические препятствия в участке, оставляя мало или совсем нет места для плотного связывания ННРТИ.